ES2200982T3 - SIMILAR PROCEDURE TO CORDIC, OF COMPLEX VALUES, FOR SIGNAL PROCESSING TASKS. - Google Patents

SIMILAR PROCEDURE TO CORDIC, OF COMPLEX VALUES, FOR SIGNAL PROCESSING TASKS.

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ES2200982T3
ES2200982T3 ES00987009T ES00987009T ES2200982T3 ES 2200982 T3 ES2200982 T3 ES 2200982T3 ES 00987009 T ES00987009 T ES 00987009T ES 00987009 T ES00987009 T ES 00987009T ES 2200982 T3 ES2200982 T3 ES 2200982T3
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Martin Bucker
Jurgen Gotze
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Abstract

Procedimiento similar a CORDIC de valor complejo para tareas de procesamiento de señales que pueden reducirse a un problema de cuadrado mínimo con al menos una condición secundaria lineal, - en el que la condición secundaria lineal está incluida en el problema de cuadrado mínimo que debe resolverse, formulado como una eliminación parcialmente Gaussiana con la ayuda de un complemento de Schur, - en el que el problema de cuadrado mínimo es resuelto por medio de una disección QR por un algoritmo, utilizando las transformaciones Gaussianas lineales y las rotaciones de Givens del circuito, y - en el que el algoritmo es ejecutado sobre un campo triangular superior de procesadores y se tienen en cuenta las condiciones secundarias al menos en una etapa de trabajo dentro del campo de procesadores.A procedure similar to CORDIC of complex value for signal processing tasks that can be reduced to a minimum square problem with at least one linear secondary condition, - in which the linear secondary condition is included in the minimum square problem to be solved, formulated as a partially Gaussian elimination with the help of a Schur complement, - in which the minimum square problem is solved by means of a QR dissection by an algorithm, using linear Gaussian transformations and Givens rotations of the circuit, and - in which the algorithm is executed on a higher triangular field of processors and the secondary conditions are taken into account at least in one stage of work within the field of processors.

Description

Procedimiento similar a CORDIC, de valores complejos, para tareas de procesamiento de señales.Similar procedure to CORDIC, of securities complex, for signal processing tasks.

La invención se refiere a un procedimiento SCORDIC de valores complejos para cometidos de procesamiento de señales según la reivindicación 1 de la patente así como a un sistema de comunicación por radio para la realización de un procedimiento de este tipo.The invention relates to a process SCORDIC of complex values for tasks of processing signals according to claim 1 of the patent as well as to a radio communication system for the realization of a This type of procedure.

El número creciente de aplicaciones en tiempo real en el campo de la comunicación sin hilos, por ejemplo la radio móvil de la tercera generación según las Normas UMTS (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System), hace necesario el desarrollo de algoritmos y arquitecturas para el procesamiento paralelo de señales. La mayoría de los algoritmos y estructuras conocidos presuponen en este caso la entrada de datos reales. Esto se aplica especialmente para el caso en el que las arquitecturas deben posibilitan una implementación VLSI. Los casos con datos complejos son cubiertos habitualmente con la ayuda de instalaciones normalizadas, por ejemplo aplicando cuatro multiplicaciones reales para la realización de una multiplicación compleja. El procesamiento de datos complejos adquiere, sin embargo, cada vez mayor importancia en muchas aplicaciones prácticas, como por ejemplo en la formación adaptable del rayo, aquí especialmente de la curva característica de la dirección que se puede ajustar electrónicamente de un campo de antenas, o de la detección de varios usuarios.The increasing number of applications in time real in the field of wireless communication, for example radio mobile of the third generation according to the UMTS Standards (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System), makes the development of algorithms and architectures for processing Signal parallel. Most algorithms and structures known presuppose in this case the entry of real data. This especially applies to the case in which the architectures they must enable a VLSI implementation. The cases with data complexes are usually covered with the help of facilities normalized, for example by applying four real multiplications for the realization of a complex multiplication. The process complex data acquires, however, growing importance in many practical applications, such as in adaptive ray formation, especially here of the curve address feature that can be adjusted electronically from a field of antennas, or from the detection of several users.

Las disposiciones de ordenadores para formas de haces adaptables MVDR (MVDR: mínimum variance distorsionless response = respuesta no distorsionada de mínima varianza) implementan esencialmente la solución de un problema de valor complejo por medio del método de los cuadrados mínimos (least squares problem), lo que se consigue a través de la inclusión de una o de varias condiciones secundarias en el problema dado de reducción al mínimo. En este caso, en la MVDR, se reduce al mínimo la varianza de la señal de salida, que corresponde a la potencia media, manteniendo al mismo tiempo la condición adicional en el sentido de que la señal deben ser recibida no falsificada para una dirección de incidencia determinada, es decir, sin amplificación o atenuación. Además, se implementa un cálculo directo de la señal de salida por medio de una multiplicación final de las señales de salida de los lados derechos por la raíz cuadrada del factor de transformación. Los cálculos para la inclusión de las condiciones secundarias no son implementados en este caso en estas matrices de procesadores o campos de procesadores, sino que son llevados a cabo en una etapa de procesamiento previo. Los campos de procesadores están constituidos totalmente por células de procesadores, que calculan rotaciones circulares (células diagonales) o aplican rotaciones circulares (células no diagonales). Se conoce formas de haces adaptables MVDR, por ejemplo, a partir de "Pipelined CORDIC Based QRD-MVDR Beamforming", J. Ma, K. K. Parhi, Ed. F. Deprettere, Proc. IEEE Int. Conf. On Acoustincs Speach, Signal Processing, páginas 3025 - 3028 Seatle (USA), 1998 (QDR: Disección QR de una matriz). En el caso de campos de procesadores ampliados, la formación de haces MVDR se realiza con varias condiciones secundarias lineales.The provisions of computers for forms of MVDR adaptable beams (MVDR: minimum variance distortionless response = undistorted response of minimum variance) essentially implement the solution of a value problem complex by means of the least squares method (least squares problem), which is achieved through the inclusion of a or of several secondary conditions in the given problem of minimization In this case, in the MVDR, it is minimized the variance of the output signal, which corresponds to the power mean, while maintaining the additional condition in the sense that the signal must be received not falsified for a direction of incidence determined, that is, without amplification or attenuation. In addition, a direct calculation of the signal is implemented output by means of a final multiplication of the signals of output of the right sides by the square root of the factor of transformation. Calculations for the inclusion of conditions secondary are not implemented in this case in these matrices of processors or processor fields, but are carried out in a preprocessing stage. The processor fields they consist entirely of processor cells, which calculate circular rotations (diagonal cells) or apply circular rotations (non-diagonal cells). It is known ways of MVDR adaptable beams, for example, from "Pipelined CORDIC Based QRD-MVDR Beamforming ", J. Ma, K. K. Parhi,  Ed. F. Deprettere, Proc. IEEE Int. Conf. On Acoustincs Speach, Signal Processing, pages 3025-3028 Seatle (USA), 1998 (QDR: QR dissection of a matrix). In the case of processor fields expanded, MVDR beam formation is done with several linear secondary conditions.

En "Annihilation-Reordering Look-Ahead Pipelined Cordic-Based RLS Adaptive Filters And Their Applications To Adaptive Beamforming", Jun Ma y col., IEEE Transactions On Signal Processing, Agosto del 2000, IEEE, USA Vol. 48, Nº 8, páginas 2414-2431, XP002166872 ISSN: 1053-587X, se describen técnicas de rotación de Givens en filtros adaptables.In "Annihilation-Reordering Look-Ahead Pipelined Cordic-Based RLS Adaptive Filters And Their Applications To Adaptive Beamforming ", Jun Ma et al., IEEE Transactions On Signal Processing, August 2000, IEEE, USA Vol. 48, No. 8, pages 2414-2431, XP002166872 ISSN: 1053-587X, rotation techniques of Givens in adaptable filters.

Para ejecutar transformaciones de valores complejos, se formulan en una forma factorizada, Esta factorización está compuesta de una manera correspondiente por transformaciones lineales y circulares de valor real, y se incorporan giros de fases de los números complejos en la transformación. Estos giros de fases se pueden transmitir en el plano complejo también sobre transformaciones circulares. Por lo tanto, las transformaciones complejas se pueden transmitir sobre un número de transformaciones reales, como por ejemplo una multiplicación compleja, que se puede expresar a través de cuatro multiplicaciones reales. No obstante, utilizando esta factorización es posible formular un esquema de rotación factorizado para una transformación compleja, es decir, que uno de los giros de fases es acumulado en una matriz diagonal, que acompaña a las matrices incluidas correspondientes durante el algoritmo. Esto corresponde a la idea básica de las rotaciones factorizadas, en las que los factores de escala son conservados en una matriz diagonal. La matriz diagonal es compensada al final de los cálculos. De esta manera se reduce el número de las rotaciones reales necesarias, de manera que solamente son necesarias dos rotaciones reales, para activar las porciones imaginarias de los valores complejos incluidos.To execute value transformations complexes, are formulated in a factored form, this factorization it is composed in a corresponding way by transformations linear and circular of real value, and phase turns are incorporated of complex numbers in the transformation. These twists of phases they can be transmitted in the complex plane also over circular transformations Therefore, the transformations complex can be transmitted over a number of transformations real, such as a complex multiplication, which can be express through four real multiplications. However, using this factorization it is possible to formulate a scheme of factored rotation for a complex transformation, that is, one of the phase turns is accumulated in a diagonal matrix, which accompanies the corresponding included matrices during the algorithm. This corresponds to the basic idea of rotations. factored factors, in which the scale factors are preserved in a diagonal matrix. The diagonal matrix is compensated at the end of calculations. In this way the number of rotations is reduced real necessary, so that only two are necessary real rotations, to activate the imaginary portions of the complex values included.

Como se ha explicado, todo el campo triangular superior de procesadores para una formación de haces MVDR con varias condiciones secundarias se puede ejecutar sobre la base de células de procesadores, que ejecutan transformaciones 2x2 complejas lineales y circulares. Estas transformaciones son designadas como transformaciones 2x2 reales lineales y circulares. Cada transformación real es ejecutada utilizando un procesador CORDIC lineal y un procesador CORDIC circular, respectivamente (CORDIC: Coordinate Rotation on Digital Computer). En el procedimiento CORDIC, la rotación de un vector de dos elementos es realizada con la ayuda de operaciones sencillas de desplazamiento y de adición. Los factores de fases acumulados en la matriz diagonal son compensados a través de las transformaciones lineales finales para el cálculo directo de la señal de salida.As explained, the entire triangular field superior processor for MVDR beam formation with Several secondary conditions can be executed based on processor cells, which execute complex 2x2 transformations linear and circular. These transformations are designated as 2x2 linear and circular real transformations. Each real transformation is executed using a CORDIC processor linear and a circular CORDIC processor, respectively (CORDIC: Coordinate Rotation on Digital Computer). In the procedure CORDIC, the rotation of a vector of two elements is done with the help of simple scrolling and adding operations. The accumulated phase factors in the diagonal matrix are compensated through the final linear transformations to Direct calculation of the output signal.

El presente formador de haces MVDR, que se refiere aquí especialmente a un campo de antenas con curva característica direccional ajustable electrónicamente, en el que se tienen en cuenta varios grupos de condiciones secundarias, encuentra aplicación en una señal digital modulada, por ejemplo una señal 4-QAM (4-QAM: Modulación de la Amplitud en Cuadratura con 4 puntos en el espacio de la señal). Las simulaciones muestran que el gasto de cálculo necesario especialmente teniendo en cuenta la exactitud de la aproximación y la formación de escala depende en gran medida de las condiciones específicas de la aplicación, por ejemplo SNR (SNR: signal to noise ratio, distancia entre señal y ruido o bien relación entre señal y ruido).The present MVDR beam former, which is here it refers especially to a field of curved antennas electronically adjustable directional feature, in which they take into account several groups of secondary conditions, find application in a digital modulated signal, for example a 4-QAM signal (4-QAM: Modulation of the Amplitude in Quadrature with 4 points in the signal space). The simulations show that the necessary calculation expense especially considering the accuracy of the approach and scale formation depends largely on the conditions application-specific, for example SNR (SNR: signal to noise ratio, distance between signal and noise or ratio between signal and noise).

Un escenario habitual comprende M elementos sensores, sin efecto direccional, que están dispuestos en un plano en posiciones mi. La matriz de antenas o bien el campo de antenas recibe una mezcla de señales deseadas, que deben ser decodificadas, de señales de interferencia no deseadas de direcciones desconocidas y de ruido de fondo, que es igual a la meda de todas las direcciones. En un escenario de este tipo representado en la figura 1 hay que tener en cuenta que desde el punto de vista de la señal de recepción S_{1}(t), la segunda señal S_{2}(t) representa también una fuente de interferencias, en la que se conoce la dirección de incidencia, en cambio la señal S_{3}(t) debe representar una fuente de interferencias con una dirección de llegada desconocida. Para la simplificación se supone que la dirección de propagación es la misma en cada sensor y las formas de las ondas son planas, de manera que se puede aceptar la aproximación del campo lejano. Las señales de salida individuales de los sensores xi(t) están presentes como señal de banda de base compleja, debiendo tenerse en cuenta que las señales recibidas son habitualmente señales moduladas de alguna manera, que son convertidas en señales de paso bajo equivalentes. Por lo tanto, se puede aceptar una aproximación de banda estrecha, es decir, que cada elemento de antena recibe la misma señal, pero esto con un retraso de tiempo. La señal de paso bajo equivalente en un sensor i se puede escribir comoA usual scenario comprises M elements sensors, without directional effect, which are arranged in a plane in my positions. The antenna array or the antenna field receive a mixture of desired signals, which must be decoded, of unwanted interference signals from unknown addresses and background noise, which is equal to the average of all addresses. In such a scenario represented in the figure 1 it must be taken into account that from the point of view of the signal of reception S_ {1} (t), the second signal S_ {(}) it also represents a source of interference, in which know the direction of incidence, instead the signal S_ {3} (t) must represent a source of interference with An unknown arrival address. For simplification it is assume that the direction of propagation is the same on each sensor and the shapes of the waves are flat, so that you can accept the approach of the far field. Output signals individual sensors xi (t) are present as a signal  of complex baseband, taking into account that Received signals are usually modulated signals of some way, which are converted into equivalent low pass signals. Therefore, a narrow band approach can be accepted, that is, that each antenna element receives the same signal, but This with a delay of time. The equivalent low pass signal in a sensor i can be written as

(1)x_{i}(t) \ = \ \tilde{x} \ (t) \ exp \ (-j2\pi f_{c}\tau_{i}) \ + \ n_{i} (t),(1) x_ {i} (t) \ = \ \ tilde {x} \ (t) \ exp \ (-j2 \ pi f_ {c} \ tau_ {i}) \ + \ n_ {i} (t),

donde x(t) es la señal de banda de base compleja en un elemento sensor de referencia virtual, que está dispuesto en el origen del sistema de coordenadas de la antena, que se representa en la figura 1, \tau_{i} representa el retraso de tiempo de la señal en un sensor i con respecto al sensor de referencia, f_{c} representa la frecuencia portadora y n_{i}(t) representa el ruido blanco de Gauss. Por lo tanto, para una descripción completa de la figura 1 se necesitan dos ecuaciones. Es posible una anotación más compacta a través de la combinación de las expresiones exp, que pertenecen a cada antena y a cada dirección de propagación conocida, en una matriz N x M C, donde N es el número de las direcciones conocidas de las señales. La matriz se define de la siguiente manera:where x (t) is the baseband signal complex in a virtual reference sensor element, which is arranged at the origin of the antenna coordinate system, which is represented in figure 1, \ tau_ {i} represents the delay of signal time on a sensor i with respect to the sensor reference, f_ {c} represents the carrier frequency and n_ {i} (t) represents the white noise of Gauss. For the therefore, for a complete description of figure 1 two are needed equations A more compact annotation is possible through the combination of exp expressions, which belong to each antenna and to each known propagation direction, in a matrix N x M C, where N is the number of the known directions of the signals. The matrix is defined as follows way:

1one

donde se aplica \phi_{i,k} = -2_{\pi}f_{c}\tau_{i,k}. El índice k corresponde a la k dirección de entrada para una geometría de campo predeterminada, y en el caso de direcciones de entrada predeterminadas, se pueden calcular fácilmente los retrasos de tiempo \tau_{i,k} a través de consideraciones de proyección. Las señales discretas x_{i},(n) son consideradas como señales de salida de extremos frontales análogos o bien de conexiones delanteras con un extremo frontal por sensor. Los detalles a este respecto se explican con relación al siguiente ejemplo de realización. Las señales exploradas son dispuestas en una matriz n x M X:where \ phi_ {i, k} = applies -2 _ {\ pi} f_ {c} \ tau_ {i, k}. The index k corresponds to the k input address for a default field geometry, and in the case of predetermined input addresses, they can be Easily calculate time delays \ tau_ {i, k} through of projection considerations. Discrete signals x_ {i}, (n) they are considered as output signals of frontal ends analogues or front connections with a front end by sensor. The details in this regard are explained in relation to the following embodiment example. The scanned signals are arranged in a matrix n x M X:

2two

donde n es la cantidad o bien el número de valores de muestreo, que son tomados en cada antena. A través de la ponderación de las señales de salida de los sensores o bien de los valores de partida con factores complejos w_{m}, la suma de estos productos proporciona un filtro espacial, un llamado formador de mazos o formador de haces. En virtud del hecho de que cada factor de ponderación w_{i} = [W_{1}, ..., W_{M}]^{T} pertenece a una señal de salida e_{i} deseada, se define una matriz de señales E = [e_{1},e_{2}... e_{1}], que contiene los valores de salida del filtro, donde L \leq N.where n is the quantity or the number of sampling values, which are taken on each antenna. Through the weighting of the output signals of the sensors or of the starting values with complex factors w_ {m}, the sum of these products provides a spatial filter, a so-called trainer of mallets or beamformer. Under the fact that each factor weighting w_ {i} = [W_ {1}, ..., W_ {M}] {T} belongs to a desired output signal e_ {i}, a signal matrix E = [e_ {1}, e_ {2} ... e_ {1}], which contains filter output values, where L \ leq N.

La técnica dirigida al objetivo para la previsión de las direcciones consiste en requerir que sean ampliadas las señales deseadas, en cambio sean suprimidos los ruidos y las señales de interferencia, que inciden desde todas direcciones. Esto conduce a la siguiente representación de Cuadrados Mínimos:The technique aimed at the objective for forecasting of the addresses consists in requiring that the desired signals, however noise and noise are suppressed interference signals, which affect from all directions. This leads to the following representation of Minimum Squares:

(4)min_{W_{1}}|| \ e_{i}=Xw_{i}^{\textstyle *} \ ||^{2-}_{2} \ para \ i \ \in [1,L]bajo \ CW^{\textstyle *}=B,(4) min_ {W_ {1}} || \ e_ {i} = Xw_ {i} ^ {\ textstyle *} \ || ^ {2 -} _ {2} \ for \ i \ \ in [1, L] under \ CW ^ {\ textstyle *} = B,

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donde L es el número de las señales de salida deseada y B designa la matriz de amplificación, especialmente la matriz de ganancia. La mayoría de las veces, los elementos en la matriz N x K B se toman de la cantidad {0,1}; 0 para una supresión de las interferencias, 1 para una amplificación unitaria de la señal de información. La matriz de ponderación W está constituida de nuevo por los vectores w_{i}, de manera que se aplica [W_{1} W_{2} ..., W_{L}]. De esta manera, con el criterio de Cuadrados Mínimos, se intenta reducir al mínimo la potencia de salida del formador de haces y al mismo tiempo cumplir las condiciones secundarias. Para el escenario representado en la figura 1, se obtuvieron N = 2 condiciones secundarias para las dos direcciones de señales conocidas s_{1}(t), s_{2}(t), de maneras que se aplica C : 2xM, B = I_{2}, para obtener E = [e_{1}e_{2}].where L is the number of the output signals desired and B designates the amplification matrix, especially the profit matrix Most of the time, the elements in the matrix N x K B are taken from the amount {0,1}; 0 for a deletion of the interferences, 1 for a unit amplification of the Information signal The weighting matrix W consists of again for vectors w_ {i}, so that [W_ {1} W_ {2} ..., W_ {L}]. In this way, with the criteria of Squares Minimum, try to minimize the output power of the beamformer and at the same time meet the conditions high schools. For the scenario depicted in Figure 1, it is they obtained N = 2 secondary conditions for the two directions of known signals s_ {1} (t), s_ {(}), of ways that C: 2xM, B = I_ {2} is applied, to obtain E = [e_ {1} e_ {2}].

En los procedimientos conocidos hasta ahora, que ejecutan un algoritmo de formación de haces MVDR sobre un campo del procesador, no se calculan al mismo tiempo las condiciones secundarias dentro del campo del procesador, sino que se tienen en cuenta en una etapa de procesamiento previo separada. Por lo tanto, es necesario un gasto correspondientemente alto tanto en cuanto al hardware como también en cuanto a la programación, especialmente para poder realizar una detección de datos en el caso de empleo de varias antenas.In the procedures known so far, that run an MVDR beam formation algorithm over a field of processor, conditions are not calculated at the same time secondary within the processor field, but they are held in account in a separate preprocessing stage. Thus, a correspondingly high expense is necessary both in terms of hardware as well as programming, especially to be able to perform a data detection in the case of using Several antennas

El cometido de la invención consiste en mejorar un procedimiento CORDIC de valores complejos para cometidos de procesamientos de señales así como un sistema de comunicación por radio para la conversión de un procedimiento de este tipo.The purpose of the invention is to improve a CORDIC procedure of complex values for tasks of signal processing as well as a communication system for radius for the conversion of such a procedure.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento CORDIC de valor complejo con las características de la reivindicación 1 de la patente o bien a través de un sistema de comunicación por radio para la realización de un procedimiento de este tipo con las características de la reivindicación 7 de la patente. Las configuraciones ventajosas son objeto de reivindicaciones dependientes.This task is solved through a CORDIC procedure of complex value with the characteristics of claim 1 of the patent or through a system of radio communication for performing a procedure this type with the characteristics of claim 7 of the patent. Advantageous configurations are subject to dependent claims.

Según la invención, utilizando el complemento de Schur se formula la inclusión de las condiciones secundarias lineales en el problema de la reducción al mínimo como una eliminación parcial Gaussiana. El problema de cuadrados mínimos que resulta de ello es solucionado por medio de una disección QR. Incluso la multiplicación final para el cálculo directo de las señales de salida se puede formular como una transformación lineal utilizando el complemento de Schur. De esta manera, se consigue una implementación, que se basa totalmente en transformaciones lineales Gaussianas y rotaciones circulares de Givens y se ejecuta por medio de un campo triangular superior de procesadores.According to the invention, using the complement of Schur formulates the inclusion of secondary conditions linear in the problem of minimization as a partial Gaussian elimination. The problem of minimum squares that As a result, it is solved by means of a QR dissection. Even the final multiplication for the direct calculation of the output signals can be formulated as a linear transformation using the complement of Schur. In this way, you get a implementation, which is based entirely on linear transformations Gaussians and Givens circular rotations and runs through of a superior triangular field of processors.

Un procedimiento de este tipo posibilita especialmente el procesamiento completo de señales de valor complejo en células constituidas de manera uniforme y basadas en CORDIC reales. La realización del procedimiento se lleva a cabo en este caso en un campo de procesadores, siendo incorporadas en el cálculo al mismo tiempo las condiciones secundarias y suprimiendo, por lo tanto, una etapa de procesamiento previo separada.Such a procedure enables especially the complete processing of value signals complex in uniformly constituted cells based on Real CORDIC. The procedure is carried out in this case in a field of processors, being incorporated in the calculation at the same time the secondary conditions and suppressing, therefore, a separate preprocessing stage.

También es ventajoso un procedimiento, que permite la conservación de los factores de fases complejos en una matriz diagonal de la manera propuesta.A procedure is also advantageous, which allows the conservation of complex phase factors in a diagonal matrix as proposed.

El procedimiento ofrece especialmente la posibilidad de una ejecución muy sencilla del hardware especialmente en un sistema de comunicación, puesto que las células poseen, por una parte, una estructura muy similar entre sí y, por otra parte, a través de la ejecución CORDIC solamente deben realizarse operaciones de desplazamiento y de adición.The procedure offers especially the possibility of very simple hardware execution especially in a communication system, since the cells they have, on the one hand, a structure very similar to each other and, for On the other hand, through CORDIC execution they should only perform displacement and addition operations.

A continuación se explica un ejemplo de realización con la ayuda del dibujo. En este caso:An example of realization with the help of drawing. In this case:

La figura 1 muestra un escenario con cuatro elementos sensores, con dos señales S_{1}(t) y S_{2}(t) portadoras de información desde direcciones diferentes y con una señal de interferencia o bien señal perturbadora S_{3}(t) desde una dirección desconocida.Figure 1 shows a scenario with four sensor elements, with two signals S_ {1} (t) and S_ {2} (t) bearers of information from addresses different and with an interference signal or signal disturbance S_ {3} (t) from an unknown address.

La figura 2 muestra CORDICs complejos, siendo (a)una evaluación lineal, (b) una aplicación lineal, (c) una evaluación circular y (d) una aplicación circular, donde los bloques están compuestos por módulos CORDIC reales lineales y circulares, que son accionados en un tipo de funcionamiento de vector y de rotación.Figure 2 shows complex CORDICs, being (a) a linear evaluation, (b) a linear application, (c) a circular evaluation and (d) a circular application, where the blocks  they are composed of real linear and circular CORDIC modules, which are operated in a type of vector operation and of rotation.

La figura 2a muestra una explicación de los símbolos utilizados en este caso.Figure 2a shows an explanation of the Symbols used in this case.

La figura 3 muestra (a) una célula de multiplicación según el principio CORDIC y (b) y (c) células triangulares, que llevan a cabo un cálculo Gamma y una acumulación de las rotaciones de las fases.Figure 3 shows (a) a cell of multiplication according to the CORDIC principle and (b) and (c) cells triangular, which perform a Gamma calculation and an accumulation of the rotations of the phases.

La figura 4 muestra un campo completo de procesadores.Figure 4 shows a complete field of processors

La figura 5 muestra una tabla para la representación de la frecuencia de errores binarios durante la utilización de rotaciones de aproximación similares a CORDIC con una compensación del factor de escala, donde cada célula de procesador CORDIC de valor real ejecuta el mismo número de iteraciones CORDIC (rotaciones \mu), y adicionalmente la frecuencia de errores binarios en el caso de la utilización de rotaciones exactas.Figure 5 shows a table for the representation of the frequency of binary errors during use of approximation rotations similar to CORDIC with a  compensation of the scale factor, where each processor cell Actual value CORDIC executes the same number of CORDIC iterations (rotations µ), and additionally the frequency of errors binaries in the case of the use of exact rotations.

La figura 6 muestra un diagrama direccional resultante del campo de procesadores., Entran tres señales desde direcciones diferentes. Deben suprimirse dos señales, debiendo recibirse la señal de -90º con una amplificación de 0 dB. Adicionalmente, todas las señales entrantes están perturbadas por ruidos (distancia entre señal / ruido 8 dB por antena). La respuesta de la amplitud se calcula a partir de a(\xi) = 20 log_{10} |[e^{j\varphi 1(\xi)} ,..., e^{j\varphi M(\xi)}]W_{1}|.Figure 6 shows a directional diagram resulting from the processor field., Three signals from different addresses Two signals must be suppressed, and must receive the -90º signal with an amplification of 0 dB. Additionally, all incoming signals are disturbed by noise (distance between signal / noise 8 dB per antenna). The answer of the amplitude is calculated from a (\ xi) = 20 log_ {10} | [e ^ {j \ varphi 1 (\ xi)}, ..., e ^ {j \ varphi M (\ xi)}] W_ {1} |.

La figura 7 muestra la representación de la frecuencia de errores binarios frente al número de rotaciones \mu (distancia entre señal / ruido = 8 dB), donde la línea de trazos muestra la frecuencia de errores binarios en el caso de rotaciones exactas; yFigure 7 shows the representation of the binary error frequency versus number of rotations \ mu (distance between signal / noise = 8 dB), where the dashed line shows the frequency of binary errors in the case of rotations exact; Y

La figura 8 muestra una estructura esquemática de una estación de base.Figure 8 shows a schematic structure of A base station.

Para la explicación de un ejemplo de realizaciones explica en primer lugar la solución del problema de optimización afectado por condiciones secundarias. Un principio de solución del problema de optimización con condiciones secundarias consiste en formular el problema como un problema de cuadrados mínimos (Least Square Problema: Método de los cuadrados mínimos (de error) sin condiciones marginales. Con C = [C_{1}C_{2}], W^{T} = [W^{T}_{1}W^{T}_{2}] y X = [X_{1}X_{2}], donde un * = [*_{1}*_{2}] designa la división de una matriz * en dos submatrices, donde la primera presenta N columnas, se puede escribir la ecuación para las condiciones secundarias comoFor the explanation of an example of realizations firstly explains the solution of the problem of Optimization affected by secondary conditions. A principle of solution of the optimization problem with secondary conditions is to formulate the problem as a square problem Minimum (Least Square Problem: Minimum Squares Method (of error) no marginal conditions. With C = [C_ {C} {2}], W T = [W T 1 W T 2] and X = [X 1 X 2], where a * = [* 1 * 2] designates the division of an array * in two sub-matrices, where the first one presents N columns, you can write the equation for secondary conditions like

(5)C_{1}W_{1}^{\textstyle *} + C_{2} W_{2}{\textstyle *} + B(5) C_ {1} W_ {1} ^ {\ textstyle *} + C_ {2} W_ {2} {\ textstyle *} + B

La resolución con respecto a la matriz W1 da como resultadoThe resolution with respect to the matrix W1 gives as Outcome

(6)W_{1}{\textstyle *} = C_{1} (B-C_{2}W_{2}{\textstyle *})(6) W_ {1} {\ textstyle *} = C_ {1} (B-C_ {2} W_ {2} {\ textstyle *})

De ello resultaIt results

XW_{1}^{\textstyle *} = (X_{2} - X_{1}C_{1}^{-1}C_{2})w_{2}^{\textstyle *} - (-X_{1}C_{1}^{-1}B)XW_ {1} ^ {\ textstyle *} = (X_ {2} - X_ {1} C_ {1} ^ {- 1} C_ {2}) w_ {2} ^ {\ textstyle *} - (-X_ {1 C_ {-1} B)

A tal fin se pueden solucionar conTo this end they can be solved with

(7)\overline{X}_{2} = X_{2} - X_{1}C_{1}^{-1}C_{2} \ \ y \ \ \overline{B}_{2} = -X_{1}C_{1}^{-1}B(7) \ overline {X} 2 = X_ {2} - X_ {1} C_ {1} ^ {- 1} C_ {2} \ \ y \ \ \ overline {B} _ {2} = -X_ {1} C_ {-1} B

los problemas de cuadrados mínimossquare problems minima

(8)min_{W_{2}} || x_{2}w^{*}_{2} - \overline{B}_{2} ||^{2-}_{2}(8) min_ {W_ {2}} || x_ {2} w * {2} - \ overline {B} 2 || ^ 2 -} 2

para obtener W_{2} y entonces calcular W_{1} a partir de (6). En otra etapa se pueden calcular las señales de salida deseadas por medio deto get W_ {2} and then calculate W_ {1} from (6). At another stage the signals of desired output through from

(9)E = XW*(9) E = XW *

Especialmente con respecto a una ejecución paralela de hardware es ventajoso incorporar las etapas, que están incluidas en la solución del problema de cuadrados mínimos afectados por valor secundario, es decir, de las ecuaciones en (6), en (7), en (8) y en (9), en un proceso de generación de matrices triangulares. La matriz M (n + N) x (M + K) se define como:Especially regarding an execution parallel hardware is advantageous to incorporate the stages, which are included in the solution of the problem of minimum affected squares by secondary value, that is, from the equations in (6), in (7), in (8) and in (9), in a process of matrix generation triangular The matrix M (n + N) x (M + K) is defined as:

232. 3

La aplicación de una secuencia de transformaciones Gaussianas G_{pq}(s) sobre la matriz M, donde G_{pq}(s) resuelve el elemento m_{pq}, de manera que C_{1} se lleva a la configuración de triángulo superior y X_{1} se resuelve completamente, conduce a:The application of a sequence of Gaussian transformations G_ {pq} (s) on the matrix M, where G_ {pq} (s) solves the element m_ {pq}, so that C_ {1} is taken to the upper triangle configuration and X_ {1} resolves completely, leads to:

2424

donde R_{1} es una matriz triangular superior y la matriz n^{x} (M-N+K) \lfloorX_{2}B_{2}\rfloor es el complemento de Schur de M. Hay que indicar que las transformaciones se pueden seleccionar para que los elementos diagonales de R_{1} sean valores reales.where R_ {1} is an upper triangular matrix and the matrix n x (M-N + K) \ lfloorX_ {2} B_ {2} \ rfloor is the complement of Schur de M. It should be noted that the transformations can be selected for that the diagonal elements of R_ {1} are values real.

El problema de cuadrados mínimos, que está conectado con el bloque inferior izquierdo, se puede resolver a través de la disección QR de \lfloorX_{2}\rfloor, de tal manera que se aplicaThe problem of minimum squares, which is connected to the lower left block, it can be resolved to through the QR dissection of \ lfloorX_ {2} \ rfloor, of such way that applies

\bar{X}_{2} = [Q_{2}Q_{s}]\lfloor^{R_{2}}_{0}\rfloor\ bar {X} 2 = [Q_ {Q} {s}] \ lfloor {R_ {2}} {0} \ rfloor

donde [Q_{2}Q_{s}] representa una matriz unitaria. La transformación unitaria necesaria está constituida por rotaciones de Givens J_{pq}(\theta). La definición de la matrizwhere [Q_ {2} Q_ {s}] represents an array unitary. The necessary unitary transformation is constituted by rotations of Givens J_ {pq} (\ theta). The definition of the matrix

[P^{H}_{1}P^{H}_{s}] = B^{H}_{2} [Q_{2}Q_{s}][P H 1 P H] = BH2 [Q_ {2} Q_ {s}]

y la aplicación de una secuencia de rotaciones de Givens sobre M' pone de manifiesto que el proceso parcial de formación del triángulo de (11) se continúa a través de transformaciones unitarias:and the application of a sequence of rotations of Givens on M 'shows that the partial process of triangle formation of (11) is continued through transformations unitary:

2525

Como anteriormente, las rotaciones de Givens se pueden seleccionar para que los elementos diagonales de R_{2} sean valores reales. A través de la aplicación de las ecuaciones anteriores se pueden determinar las señales de salida realmente sin un cálculo explícito de W.As before, Givens rotations are they can select so that the diagonal elements of R_ {2} Be real values. Through the application of the equations above you can determine the output signals really without an explicit calculation of W.

(13)E = XW^{*} = Q_{2}R_{2}W_{2}^{*}-\overline{B}_{2}.(13) E = XW * = Q_ {2} R2_ W_ {2} {*} - \ overline {B} 2.

Puesto que se aplica R_{2} W_{2} ^{*} = P_{2} y B_{2} = Q_{2}P_{2} + Q_{S}P_{s}, se obtieneSince R_ {2} W_ {2} ^ {*} is applied = P_ {2} and B_ {2} = Q_ {P} {2} + Q_ {S} P_ {s}, gets

(14)E = -Q_{S}P_{s}.(14) E = -Q_ {S} P_ {s}.

Para la realización del algoritmo sirve una matriz de procesadores o bien un campo de procesadores. Puesto que todo el algoritmo está formulado con vistas a una formación triangular de la matriz M, se puede ejecutar en un triangular de procesadores.For the realization of the algorithm a matrix of processors or a field of processors. Since the entire algorithm is formulated with a view to training triangular of the matrix M, can be executed in a triangular of processors

Puesto que las señales son de valores complejos, las células de los procesadores deben manipular datos de valores complejos. En el caso de una ejecución habitual, las células deben realizar esencialmente multiplicaciones y sumas. No obstante, las células secundarias, que calculan transformaciones lineales y unitarias, calculan de una manera correspondiente raíces cuadradas y divisiones. En virtud de su complejidad técnica de cálculo, estos cálculos requieren más tiempo que las multiplicaciones. Para solucionar este problema, se considera a continuación la estructura interior de las células de procesadores.Since the signals are of complex values, processor cells must manipulate value data complex. In the case of a usual execution, the cells must essentially perform multiplications and sums. However, the secondary cells, which calculate linear transformations and unitary, calculate in a corresponding way square roots and divisions Due to their technical complexity of calculation, these Calculations require more time than multiplications. For solve this problem, the structure is considered below Inside the processor cells.

A continuación se reducen los módulos complejos CORDIC a CORDICS reales, es decir, a procedimientos, que ejecutan a través de operaciones sencillas de desplazamiento y de adición la rotación de un vector de dos elementos. Para posibilitarlo, se formulan en primer lugar las rotaciones complejas en una forma factorizada. Está claro que los módulos complejos generales se pueden simplificar en el caso de la utilización de éstos en un formador de haces MVDR. Con vistas a rotaciones unitarias, se considera en primer lugar una matriz 2x2 Tu, que se aplica sobre un vector v = [ra]^{T}, donde tanto r como también a representan números complejos, es decir,Next, the complex modules are reduced CORDIC to real CORDICS, that is, to procedures, which execute through simple scrolling and adding operations the Rotation of a vector of two elements. To enable it, it first formulate complex rotations in one way factored It is clear that the general complex modules are they can simplify in the case of using these in a MVDR beamformer. With a view to unit rotations, it consider first a 2x2 Tu matrix, which is applied on a vector v = [ra] T, where both r and also a they represent complex numbers, that is,

r = \Re^{\{r\} + j} \Im^{\{r\}} y a = \Re^{\{a\} + j} \Im^{\{a\}}. Entonces se define T_{u} a través der = \ Re ^ {\ {r \} + j} \ Im ^ {\ {r \}} and a = \ Re ^ {\ {a \} + j} \ Im ^ {\ {a \}}. Then T_ {u} is defined through

55

dondewhere

S=al\sqrt{|r|^{2}+|a|^{2}}, c = r l\sqrt{|r|^{2}+|2a0|^{2}}S = al \ sqrt {| r | ^ {2} + | a | ^ {}}, c = r l \ sqrt {| r | ^ {2} + | 2a0 | ^ {2}}

y, por lo tanto, se aplica:and therefore it apply:

T_{u}\nu=[\sqrt{|r^{2}|^{2}+|a|^{2}}0]^{T}T_ {u} \ nu = [\ sqrt {| r ^ {2} | ^ {2} + | a | ^ {2}} 0] ^ {T}

A continuación, \varphia y \varphir son los ángulos de fases de a y r, respectivamente. Ahora se puede disociar T_{u} en cuatro matrices:Next, \ varphia and \ varphir are the phase angles of a and r, respectively. Now you can dissociate T_ {u} in four matrices:

33

donde se aplica:where I know apply:

seno \delta=\frac{|a|}{\sqrt{|r|^{2}+|a|^{2}}} y coseno\delta=\frac{|r|}{\sqrt{|r|^{2}+|a|^{2}}}breast \ delta = \ frac {| a |} {\ sqrt {| r | ^ {2} + | a | ^ {2}}} and cosine \ delta = \ frac {| r |} {\ sqrt {| r | ^ {2} + | a | ^ {2}}}

Si se describe ahora el vector complejo v de dos elementos a través de un vector v- de cuatro elementos con elementos reales, dondeIf the complex vector v of two is now described elements through a v- vector of four elements with real elements where

(17)v = [\Re\{r\}\Im\{r\}\Re\{a\}\Im\{a\}]^{T}(17) v = [\ Re \ {r \} \ Im \ {r \} \ Re \ {a \} \ Im \ {a \}] ^ {T}

se puede formular la transformación compleja factorizada en la ecuación (16) en expresiones con 4 transformaciones reales de la siguiente manera. La aplicación de rotaciones de Givenscomplex transformation can be formulated factored into equation (16) in expressions with 4 real transformations as follows. The application of rotations of Givens

66

yY

77

sobre el vector v- corresponde a las multiplicacioneson the vector v- corresponds to the multiplications

re^{-j\varphi^{r}} \ o \ ae^{-j\varphi^{a}}re ^ {- j \ varphi ^ {r}} \ o \ ae ^ {- j \ varphi ^ {a}}

De la misma manera, la aplicación de la matrizIn the same way, the application of the matrix

88

sobre el vector 0 v- corresponde a la aplicación de T_{3z}(\delta) sobre v. Hasta ahora se han substituido tres de los cuatro factores complejos en la ecuación (16). El factor restante \gamma_{\varphi} se puede expresar también como una rotación real. No obstante, es ventajoso no realizar esta rotación en combinación con las otras sino retrasarla esta etapa. Se supone que los desplazamientos de fases \gamma_{\varphi} no se realizan con las otras transformaciones, es decir, que existe una matriz diagonal 2x2 restante, que está constituida por factores de fases independientes e^{j\varphi 1} y e^{j\varphi 2}. Para realizar la siguiente etapa de anulación en la secuencia de rotaciones de Givens, hay que realizar una transformación unitaria, que está predeterminada en la ecuación (15). A partir de ello, se deduce que hay que calcularon the vector 0 v- corresponds to the application of T_ {3z} (δ) over v. So far they have replaced three of the four complex factors in the equation (16). The remaining factor [gamma] can be expressed also as a real rotation. However, it is advantageous not perform this rotation in combination with the others but delay it this stage. Phase shifts are supposed to γ \ varphi are not performed with the other transformations, that is, there is a 2x2 diagonal matrix remaining, which is consisting of factors of independent phases e ^ j \ varphi 1} and e ^ j \ varphi 2. To perform the next cancellation stage in the sequence of rotations of Givens, you have to perform a unit transformation, which is predetermined in the equation (fifteen). From this, it follows that you have to calculate

99

donde se aplicawhere I know apply

22S=\frac{|a|e^{j(\varphi a(+\varphi 2)}}{\sqrt{|r|^{2}+|a|^{2}}} und c=\frac{|r|e^{j(\varphi r+\varphi 1)}}{\sqrt{|r|^{2}+|a|^{2}}}22S = \ frac {| a | e ^ {j (\ varphi a (+ \ varphi 2)}} {\ sqrt {| r | ^ {2} + | a | ^ {2}}} und c = \ frac {| r | e ^ {j (\ varphi r + \ varphi 1)}} {\ sqrt {| r | ^ {2} + | a | ^ {2}}}

Después de algunas transformaciones algebraicas, a partir de ello se deduceAfter some algebraic transformations, from this it follows

11eleven

El punto importante reside en que los factores de fases se pueden acumular en la matriz de diagonales de guía. De esta manera se puede realizar la compensación de fases en una etapa de transformación final y no debe calcularse en cada célula del procesador. Esto es similar al principio que se aplica en rotaciones factorizadas, donde las formaciones de escalas de las rotaciones se acumulan en una matriz de diagonales anexa. Puesto que T_{u} según (16) se puede considerar como rotación factorizada, se puede manipular de una manera correspondiente la primera matriz de diagonales. En oposición de rotaciones factorizadas, no es necesaria una compensación de las matrices de diagonales durante el algoritmo para evitar un desbordamiento, puesto que las matrices de diagonales \gamma_{\varphi} solamente contienen factores de fases.The important point is that the factors of phases can be accumulated in the guide diagonals matrix. From this way phase compensation can be performed in one stage of final transformation and should not be calculated in each cell of the processor. This is similar to the principle that applies to rotations. factored, where rotational scale formations are accumulate in a matrix of attached diagonals. Since T_ {u} according to (16) it can be considered as factored rotation, it can be correspondingly manipulate the first matrix of diagonals In opposition to factored rotations, it is not necessary compensation of the diagonal matrices during the algorithm to avoid an overflow, since the matrices of diagonals \ gamma _ {\ varphi} only contain factors of phases

A continuación se consideran las rotaciones lineales. De una manera similar a las rotaciones unitarias, es posible escribir una rotación lineal compleja como un producto de cuatro matrices, que son adecuadas para una representación real. En el caso lineal, la matriz de transformación 2x2 T_{1}, que se aplica sobre el vector v = [r a]^{T}, para resolver su segundo componente se da a través deThe rotations are considered below linear In a manner similar to unit rotations, it is possible to write a complex linear rotation as a product of four matrices, which are suitable for real representation. In the linear case, the 2x2 T1 transformation matrix, which is apply on the vector v = [r a] ^ {T}, to solve its second component is given through

1212

De manera similar se define, una disección de T_{1} comoSimilarly, a dissection of T_ {1} as

1313

A través de la comparación de las expresiones en la ecuación (25) con las expresiones en la ecuación (16) se puede establecer que las transformaciones T_{1} y T_{2} aparecen en ambos casos. No obstante, la transformación unitaria T_{3z} se puede substituir por una transformación lineal T_{31}. Esta transformación compleja se puede formular de nuevo como una matriz de transformación 4x4:Through the comparison of expressions in equation (25) with the expressions in equation (16) can be establish that the transformations T_ {1} and T_ {2} appear in both cases. However, the unitary transformation T_ {3z} is can substitute for a linear transformation T 31. Is complex transformation can be formulated again as a matrix 4x4 transformation:

1414

Como en la ecuación (16), hay que realizar una multiplicación siguiente por \gamma\varphi, lo que corresponde en realidad a una corrección de las fases de los dos elementos de T_{31},T_{2}T_{1}V. Como se ha indicado anteriormente, es posible inscribir los giros de las fases en una matriz de diagonales, con otras palabras, es posible acumularlas en una matriz de diagonales separada.As in equation (16), a next multiplication by \ gamma \ varphi, which corresponds actually to a correction of the phases of the two elements of T_ {31}, T_ {T} {T} {V}. As stated above, it is possible to inscribe the turns of the phases in a matrix of diagonals, in other words, it is possible to accumulate them in a separate diagonal matrix.

A continuación se describe una forma de realización a modo de ejemplo. En el caso de que ahora todas las transformaciones reales sean substituidas por bloques CORDIC, aparecen las células CORDIC complejas a partir de las representaciones factorizadas. Los bloques complejos, que se basan en células CORDIC reales, están representados en la figura 2. En este caso, los valores diagonales de R_{1} y R_{2}, respectivamente, son valores reales. Por lo tanto, se pueden omitir varias células CORDIC reales en los bloques CORDIC complejos precedentes. Estos bloques están representados con líneas de trazos en la figura 2. El campo completo de procesadores, que se basa en CORDIC, se representa en la figura 4. Las dos series de procesadores en el lado superior llevan a cabo la eliminación parcial Gaussiana, mientras que las células en las dos líneas dispuestas debajo llevan a cabo la disección QR. Aquí las transformaciones parciales Gaussianas para la generación de la matrizA form of exemplary embodiment. In the event that now all real transformations are replaced by CORDIC blocks, complex CORDIC cells appear from the factored representations. The complex blocks, which are based in real CORDIC cells, they are represented in figure 2. In in this case, the diagonal values of R_ {1} and R_ {2}, respectively, they are real values. Therefore, they can be omitted several real CORDIC cells in complex CORDIC blocks precedents These blocks are represented with dashed lines. in figure 2. The complete field of processors, which is based on CORDIC, is represented in figure 4. The two series of processors on the upper side carry out the removal partial Gaussian while the cells in the two lines arranged below carry out the QR dissection. Here the partial Gaussian transformations for the generation of matrix

\lfloor\tilde{C}\tilde{B}\rfloor=[R_{1}\overline{C}_{2} \ \overline{B}_{1}]

\hskip0.5cm
a \ partir \ de
\hskip0.5cm
[C_{1}C_{2}B]\ lfloor \ tilde {C} \ tilde {B} \ rfloor = [R_ {1} \ overline {C} _ {2} \ \ overline {B} _ {1}]
 \ hskip0.5cm 
from
 \ hskip0.5cm 
[C 1 C 2 B]

son realizadas en un segundo bloque de procesamiento DOA (DOA: direction of arrival / dirección de recepción). Los algoritmos DOA estiman las direcciones de señales entrantes. En virtud de la alta capacidad de resolución con respecto a los algoritmos para la estimación de la dirección se puede conseguir una capacidad de potencia mejorada a través del cálculo de las transformaciones, con una exactitud elevada. Puesto que los valores de registro en la parte superior del campo no deben actualizarse en cada etapa de muestreo, porque la dirección de entrada de las señales (DOA) se modifica de manera relativamente lenta con respecto al tiempo, no es crítico el tiempo de ejecución del estimador de la dirección.are made in a second block of DOA processing (DOA: direction of arrival / address of reception). DOA algorithms estimate signal directions Incoming Under the high resolution capacity with respect to to the algorithms for estimating the address you can achieve improved power capacity through calculation of transformations, with high accuracy. Since the record values at the top of the field should not be updated at each sampling stage, because the address of Signal input (DOA) is modified relatively slow with respect to time, runtime is not critical of the estimator of the address.

Los valores C _{i,k} y b_{i,jk} son asignados entonces a los registros de las células lineales de los procesadores. Este procedimiento eleva la exactitud de las condiciones secundarias en el caso de empleo de transformaciones aproximadas, que se basan en CORDICs. No obstante, hay que indicar que el campo de procesadores trabaja con una exactitud determinada para todos los módulos CORDIC, es decir, con un número fijo de rotaciones \mu por cada módulo CORDIC.The values C i, k and b_ {i, jk} are assigned then to the linear cell records of the processors This procedure increases the accuracy of secondary conditions in the case of the use of transformations approximate, based on CORDICs. However, we must indicate that the processor field works with a certain accuracy for all CORDIC modules, that is, with a fixed number of rotations µ for each CORDIC module.

La columna del campo de procesadores, que está constituida por células triangulares, lleva a cabo el cálculo del factor Gamma, que se deduce a partir de la ecuación (14), como también las compensaciones de las fases y_{\varphi} e y_{\varphi 1}. Las células correspondientes están representadas en las figuras 3(b) y 3(c).The column of the processor field, which is constituted by triangular cells, it carries out the calculation of Gamma factor, which is deduced from equation (14), as also the compensations of the phases y _ {\ varphi} e y _ {\ varphi one}. The corresponding cells are represented in the figures 3 (b) and 3 (c).

La compensación del factor \gamma, que se seduce a partir de la ecuación (14), no es ejecutada como una célula de multiplicación habitual, cono a través de bloques, que presentan una estructura interna similar al resto del campo. A continuación se consideran b_{i} y c como números complejos arbitrarios. A través de la aplicación formal de una transformación Gaussiana sobreThe γ factor compensation, which is seduces from equation (14), it is not executed as a usual multiplication cell, cone through blocks, which they present an internal structure similar to the rest of the field. TO then b_ {i} and c are considered complex numbers arbitrary Through the formal application of a Gaussian transformation about

15fifteen

se puede resolver c, para calcular el complemento de Schur de M, es decir,c can be solved, to calculate the complement from Schur de M, is tell,

1616

Como es evidente, el complemento de Schur corresponde al producto c [b1, b2, ...]. Por lo tanto, las multiplicaciones se podrías ejecutar como un cálculo de la transformación y una aplicación de la transformación. De una manera más ventajosa, se puede utilizar para una vectorización la misma célula que se utiliza en la parte superior del campo (figura 2(a)). Además, la célula de aplicación, que se representa en la figura 3(a), tiene una estructura muy similar a la célula hexagonal.As is evident, the complement of Schur corresponds to product c [b1, b2, ...]. Therefore, the multiplications could be executed as a calculation of the transformation and an application of the transformation. In one way more advantageous, it can be used for a vectorization the same cell used in the upper part of the field (figure 2 (a)). In addition, the application cell, which is represented in Figure 3 (a), has a structure very similar to the cell hexagonal.

A continuación se explican los resultados de la simulación. En las simulaciones siguientes se supone que las señales a decodificar son señales moduladas 4-QAM. Los parámetros se eligen de tal forma que se representa un escenario con M = 5 antenas y 3 señales de entrada. Las antenas están distribuidas de una manera uniforme en una disposición circular, donde la distancia entre los sensores vecinos se fija en la mitad de la longitud de onda.The results of the simulation. In the following simulations it is assumed that signals to be decoded are 4-QAM modulated signals. The parameters are chosen in such a way that a scenario is represented with M = 5 antennas and 3 input signals. The antennas are evenly distributed in a circular arrangement, where the distance between the neighboring sensors is set in half of the wavelength.

El primer experimento de simulación ha sido realizado con dos señales iguales en cuanto a la potencia, que inciden desde las direcciones conocidas bajo un ángulo de -90º y 63,4º, respectivamente. Una señal de interferencia con dirección desconocida incide desde 128,7º. Las frecuencias de errores binarios que se deducen se representan en la figura 5 como una función de la distancia entre señal / ruido o bien como una relación entre señal e interferencia. Las células de procesadores trabajan con un número diferente de iteraciones CORDIC. Los resultados han sido comparados con un ensayo de simulación, en el que se utilizaron rotaciones exactas. Hay que indicar que ya tres rotaciones \mu conducen casi a la misma frecuencia de errores binarios que el cálculo exacto.The first simulation experiment has been made with two equal signals in terms of power, which impact from known directions under an angle of -90º and 63.4º, respectively. An interference signal with address unknown affects from 128.7º. Binary Error Frequencies that are deduced are represented in figure 5 as a function of the distance between signal / noise or as a relation between signal and interference. Processor cells work with a number different from CORDIC iterations. The results have been compared with a simulation test, in which rotations were used exact. It should be noted that already three rotations \ mu lead almost at the same frequency of binary errors as the calculation exact.

A continuación se consideran los patrones de haces o bien los diagramas de direcciones que resultan de ello, aquí de un sistema de antenas o de un campo de antenas. Para determinar los diagramas de direcciones del campo, se leyeron las células de registro del campo después de determinadas etapas de simulación. Como se ha explicado antes de la descripción del campo de procesadores, a partir de ello se puede calcular el factor de ponderación inherente. Los diagramas de direcciones resultantes están representados en la figura 6. Las direcciones de las señales y la señal de interferencia o bien las direcciones de las señales de interferencia se representan por medio de líneas de trazos. Aunque las curvas presentan un desarrollo diferente, cumplen las expectativas. Tanto el diagrama de direcciones calculado con exactitud como también los diagramas de direcciones de las soluciones aproximadas cumplen la condición secundaria "amplificación igual a uno" en el sentido de un criterio MVDR de una manera óptima. Además, la supresión de la señal de perturbación o bien de la señal de interferencia conocida es muy exacta. La supresión de la señal de interferencia desconocida aumenta con el número de rotaciones \mu.The following are the patterns of you either make the address diagrams that result from it, here of a system of antennas or a field of antennas. For determine the field address diagrams, the field registration cells after certain stages of simulation. As explained before the field description of processors, from this you can calculate the factor of inherent weighting. The resulting address diagrams are represented in figure 6. The directions of the signals and the interference signal or the directions of the signals of interference are represented by dashed lines. Although the curves have a different development, they meet the expectations. Both the address diagram calculated with accuracy as well as the address diagrams of the approximate solutions meet the secondary condition "amplification equal to one" in the sense of an MVDR criterion in an optimal way. In addition, the signal suppression of disturbance or of the known interference signal is very exact. Suppression of the unknown interference signal increases with the number of rotations µ.

Para la caracterización de la aproximación se considera que un compromiso entre la calidad de la señal de salida (BER): Bit error rate / frecuencia de errores binarios y el gasto de cálculo tiene un coste moderado. A este respecto, la figura 7 muestra el perfil de la capacidad de potencia del campo utilizando rotaciones aproximadas similares a CORDIC con una compensación del factor de escala. Gay que indicar que son suficientes 4 rotaciones \mu para conseguir la capacidad de potencia total posible.For the characterization of the approximation, believes that a compromise between the quality of the output signal (BER): Bit error rate / binary error rate and expense Calculation has a moderate cost. In this regard, Figure 7 shows the power capacity profile of the field using approximate rotations similar to CORDIC with a compensation of scale factor. Gay to indicate that 4 rotations are enough to achieve the total possible power capacity.

Para la aplicación del procedimiento, se propone el acondicionamiento de estaciones de base, como la estación de base representada en la figura 8, con varias antenas dipolares 2 en disposición espacial arbitraria para el empleo del campo de procesadores 1 descrito. La corriente de datos que se puede obtener de esta manera abastece a una célula respectiva del campo de procesadores 1. La información de la dirección sobre las señales útiles y las señales de interferencia de entrada es proporcionada por un bloque separado de dirección de llegada DOA, 3. En las salidas 4 del lado del usuario del campo de procesadores se encuentran las N corrientes de datos complejas, que representan las informaciones de la banda de base de N señales entrantes, para las que están presentes direcciones de entrada. Por lo tanto, cada salida proporciona las señales de una matriz de antenas dirigida de una manera óptima sobre el emisor en el sentido del criterio MVDR.For the application of the procedure, it is proposed the conditioning of base stations, such as the station base represented in figure 8, with several dipole antennas 2 in arbitrary spatial arrangement for the use of the field of 1 processors described. The data stream that can be obtained in this way it supplies a respective cell in the field of processors 1. The address information about the signals Useful and input interference signals is provided by a separate block of DOA arrival address, 3. In the outputs 4 from the user side of the processor field are find the complex N data streams, which represent the Information of the baseband of N incoming signals, for that input addresses are present. Therefore every output provides signals from an array of directed antennas of an optimal way about the issuer in the sense of the criterion MVDR

El campo triangular 1 descrito anteriormente es ejecutado con preferencia en una ASIC (ASIC: Application Specific Integrated Circuit = Circuito Integrado Específico de la Aplicación) o FPGA (FPGA: Field Programmable Gate Array = módulo lógico libremente programable, constituido por estructuras regulares). Esta estructura regular posibilita también el empleo de sistemas de procesadores múltiples. Las unidades de rotación de las células individuales son realizadas con preferencia por medio de bloques CORDIC. Los bloques CORDIC de valor complejo son retornados en este caso a módulos CORDIC de valor real. En principio, el campo de procesadores 1 es adecuado para procesar cualquier problema en el procesamiento de señales complejas, que se puede atribuir a un problema de cuadrados mínimos con condiciones secundarias. Como ejemplo preferido se menciona un receptor MMMSE (MMMSE: Modified Minimum Mean Square Error = Error Medio Mínimo al Cuadrado Modificado). MMSE designa un criterio general para el ajuste de coeficientes de filtro, donde el receptor MMMSE se emplea para sistemas de transmisión CDMA (CDMA: Code Division Multiple Access = Acceso Múltiple por División de Código). Se emplea CDMA, por ejemplo, en sistemas de radio móvil futuros para la transmisión a través del interfaz de radio, por ejemplo en UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) o en otros sistemas de la tercera generación con frecuencias en la banda de frecuencias de aproximadamente 2000 MHz. La modificación permite en este caso también el empleo en canales, que cumplen una estadística de Rayleigh.The triangular field 1 described above is preferably executed in an ASIC (ASIC: Application Specific Integrated Circuit = Specific Integrated Circuit of the Application) or FPGA (FPGA: Field Programmable Gate Array = module freely programmable logic, consisting of structures regular). This regular structure also enables the use of multiple processor systems. The units of rotation of the individual cells are preferably made by means of CORDIC blocks CORDIC blocks of complex value are returned in this case to CORDIC modules of real value. In principle, the field of processors 1 is suitable for processing any problem in complex signal processing, which can be attributed to a problem of minimum squares with secondary conditions. How Preferred example is mentioned an MMMSE receiver (MMMSE: Modified Minimum Mean Square Error = Minimum Mean Square Error Modified). MMSE designates a general criterion for the adjustment of filter coefficients, where the MMMSE receiver is used to CDMA transmission systems (CDMA: Code Division Multiple Access = Multiple Access by Code Division). CDMA is used, for example, in future mobile radio systems for transmission to via the radio interface, for example in UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) or in other systems of the third generation with frequencies in the frequency band of approximately 2000 MHz. The modification allows in this case also the use in channels, which meet a statistic of Rayleigh

Claims (9)

1. Procedimiento similar a CORDIC de valor complejo para tareas de procesamiento de señales que pueden reducirse a un problema de cuadrado mínimo con al menos una condición secundaria lineal,1. Procedure similar to CORDIC of value complex for signal processing tasks that can be reduced to a minimum square problem with at least one linear secondary condition,
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en el que la condición secundaria lineal está incluida en el problema de cuadrado mínimo que debe resolverse, formulado como una eliminación parcialmente Gaussiana con la ayuda de un complemento de Schur,in which the linear secondary condition is included in the problem of minimum square to be solved, formulated as an elimination partially Gaussian with the help of a complement of Schur,
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en el que el problema de cuadrado mínimo es resuelto por medio de una disección QR por un algoritmo, utilizando las transformaciones Gaussianas lineales y las rotaciones de Givens del circuito, yin which the Minimum square problem is solved by dissection QR by an algorithm, using Gaussian transformations linear and Givens rotations of the circuit, and
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en el que el algoritmo es ejecutado sobre un campo triangular superior de procesadores y se tienen en cuenta las condiciones secundarias al menos en una etapa de trabajo dentro del campo de procesadores.in which the algorithm is executed on a higher triangular field of processors and the secondary conditions are taken into account least in a work stage within the field of processors
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se formula una multiplicación, a continuación de la solución del problema de cuadrado mínimo, utilizando el complemento de Schur como una transformación lineal.2. Method according to claim 1, in the that a multiplication is formulated, following the solution of the minimum square problem, using Schur's complement As a linear transformation. 3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que los factores de fase complejos que se producen en la solución del problema de cuadrado mínimo son transferidos a una matriz diagonal.3. Procedure according to one of the preceding claims, wherein the phase factors complexes that occur in solving the square problem minimum are transferred to a diagonal matrix. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el algoritmo se realiza con la ayuda de celdas estructuradas uniformemente que están formadas a base de CORDIC reales.4. Procedure according to one of the preceding claims, wherein the algorithm is performed with the help of uniformly structured cells that are formed to real CORDIC base. 5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que solamente las operaciones de desviación y adición son ejecutadas en la ejecución del algoritmo basada en CORDIC.5. Method according to claim 4, in the that only diversion and addition operations are executed in the execution of the algorithm based on CORDIC. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que los bloques de CORDIC de valor complejo son reducidos a módulos CORDIC de valor real para la realización del algoritmo.6. Procedure according to one of the preceding claims, wherein the CORDIC blocks of complex value are reduced to real value CORDIC modules for the Algorithm realization. 7. Sistema de comunicación por radio para la realización del método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,7. Radio communication system for embodiment of the method according to one of the claims precedents,
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en el que el sistema de comunicación por radio contiene al menos una estación de transmisión y una estación de recepción,in which the system Radio communication contains at least one station transmission and a reception station,
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en el que al menos una estación de recepción tiene una pluralidad de antenas (2) en una disposición espacial arbitraria,in which at least a reception station has a plurality of antennas (2) in an arbitrary spatial arrangement,
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en el que la estación de recepción que presenta una pluralidad de antenas contiene el campo de procesadores (1) estructurado de forma triangular y este último tiene una pluralidad de entradas para recibir las señales de la antena de la pluralidad de antenas (2) y una pluralidad de salidas (4) para emitir las N corrientes de datos complejos N con informaciones de banda de base de las N señales de antena incidentes.in which the reception station presenting a plurality of antennas contains the field of processors (1) structured in a way triangular and the latter has a plurality of entries for receive the antenna signals of the plurality of antennas (2) and a plurality of outputs (4) to emit the N data streams N complexes with baseband information of the N signals of antenna incidents.
8. Un sistema de comunicación por radio según la reivindicación 7, en el que la pluralidad de salidas (4) del campo de procesadores (1) están acopladas a un receptor de antena individual convencional (5).8. A radio communication system according to the claim 7, wherein the plurality of outputs (4) of the field of processors (1) are coupled to an antenna receiver conventional individual (5). 9. Un sistema de comunicación por radio según la reivindicación 7 u 8, en el que la estación de recepción contiene un bloque de dirección de llegada (DOA, 3) que suministra informaciones de dirección sobre las señales útiles incidentes y las señales de ruido.9. A radio communication system according to the claim 7 or 8, wherein the receiving station contains an arrival address block (DOA, 3) that supplies address information on the incident useful signals and the  noise signals
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